【文章內(nèi)容簡介】 度，可編程為 9位～ 12 位轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) 攝氏度，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU只需一 根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 因此用它來組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： ● 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊 ● DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫 ● DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三 極管的集成電路內(nèi) ● 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 ● 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時(shí)精度為 177。 ℃ ●零待機(jī)功耗 ● 可編程的分辨率為 9～ 12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 ● 在 9位分辨率時(shí)最多在 ， 12位分辨率時(shí)最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 ●用戶可定義報(bào)警設(shè)置 ●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件 ● 測(cè)量 結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 ●負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 以上特點(diǎn)使 DS18B20非常適用與多點(diǎn)、遠(yuǎn)距離溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 DS18B20的管腳排列、各種封裝形式如圖 ， DQ 為課程設(shè)計(jì) (論文 ) 7 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源 ； GND為 地信號(hào) ； VDD為 可選擇的 VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 其電路圖 .。 圖 圖 DS18B20 注意事項(xiàng) DS18B20 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： ● DS18B20 從測(cè)溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，這是必 須保證的，不然會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤的現(xiàn)象，使溫度輸出總是顯示 85。 ●在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)使電源電壓保持在 5V 左右，若電源電壓過低，會(huì)使所測(cè)得的溫度精度降低。 ● 效果 。在使用 PL/M、 C等高級(jí)語言進(jìn)行的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS1820進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測(cè)溫結(jié)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS1820操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。 課程設(shè)計(jì) (論文 ) 8 ●在 DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此，當(dāng)單總線上所掛 DS18B20 超過 8 個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 ●在 DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20 時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)，這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。 DS18B20 內(nèi)部結(jié) 圖為 DS1820 的內(nèi) 部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、 64 位激光 ROM 單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含便箋式 RAM），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的 TH 和 TL觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、 8 位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）發(fā)生器等七部分。 DS18B20采用 3腳 PR－ 35 封裝或 8腳 SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 6 4位R O M和單線接口存 儲(chǔ) 器 與 控 制 邏 輯高速緩存溫 度 傳 感 器高 溫 觸 發(fā) 器 T H低 溫 觸 發(fā) 器 T L配 置 寄 存 器8 位 C R C 發(fā) 生 器V d dC 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 課程設(shè)計(jì) (論文 ) 9 64 b 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下： 8 b i t 檢 驗(yàn) C R C 4 8 b i t 序 列 號(hào) 8 b i t 工 廠 代 碼 （ 1 0 H ）M S B L S BM S BL S B M S B L S B 開 始 8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有 48 位，最后 8位是前面 56 位的 CRC 檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。主機(jī)操作 ROM的命令有五種，如表 表 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM的結(jié)構(gòu)為 8字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖 。 T H 高 溫 寄 存 器 T L 低 溫 寄 存 器配 位 寄 存 器預(yù) 留 （ F F H ）預(yù) 留 （ O C H ）預(yù) 留 （ I O H ）循 環(huán) 冗 余 碼 效 驗(yàn) （ C R C ）T H 高 溫 寄 存 器T L 低 溫 寄 存 器配 位 寄 存 器溫 度 測(cè) 量 值 L S B （ 5 0 H ）溫 度 測(cè) 量 值 M S B （ 5 0 H ）E2P R O M便 箋 是 存 儲(chǔ) 器 （ 上 電 狀 態(tài) ）B y t e 0B y t e 1B y t e 2B y t e 3B y t e 4B y t e 5B y t e 6B y t e 7B y t e 8} ( 8 5 ℃ ) 圖 高速暫存 RAM結(jié)構(gòu)圖 指 令 說 明 讀 ROM（ 33H） 讀 DS1820的序列號(hào) 匹配 ROM（ 55H） 繼讀完 64位序列號(hào)的一個(gè)命令，用于多 個(gè) DS1820時(shí)定位 跳過 ROM（ CCH） 此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作將針對(duì)在線的所有 DS1820 搜 ROM（ F0H） 識(shí)別總線上各器件的編碼，為操作各器件作好準(zhǔn)備 報(bào)警搜索（ ECH） 僅溫度越限的器件對(duì)此命令作出響應(yīng) 課程設(shè)計(jì) (論文 ) 10 前 2 個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第 3和第 4字節(jié) TH和 TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第 5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。 DS18B20 工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。 溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8 位 CRC LSB MSB 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第 1， 2 字節(jié)。單片 機(jī) 可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 5 ℃ /LSB 形式表示。溫度值格式如下： 2322 21202 12 22 32 4 s s s s s 262524M S BL S BM S B L S B 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實(shí)際溫度 。圖中， S表示位。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，表示測(cè)得的溫度植為正值，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，表示測(cè)得的溫度植為負(fù)值，先將補(bǔ)碼變換為原碼，再計(jì)算十進(jìn)制值。 例如 +125℃的數(shù)字輸出為 07D0H，+℃的數(shù)字輸出為 0191H， ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃的數(shù)字輸出為FC90H。 DS18B20 溫度傳感器主要用于 對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，數(shù)據(jù)可用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，并以 ℃／ LSB 形式表示。 表 是部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度表示數(shù)據(jù)。 表 部分溫度值 溫度 /℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 00000111 11010000 07D0H + 00000001 10010001 0191H + 00000000 00001000 0008H 0 00000000 00000000 0000H 課程設(shè)計(jì) (論文 ) 11 11111111 11111000 FFF8H 11111110 01101111 FE6FH 55 11111100 10010000 FC90H DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，